DE2518128C3

DE2518128C3 - Verfahren zum Reinigen von in Verbrennungsanlagen entstehenden Rauchgasen und Verbrennungsanlage

Info

Publication number: DE2518128C3
Application number: DE2518128A
Authority: DE
Inventors: Heinz 5172 Linnich Mallek
Original assignee: Kernforschungsanlage Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 1975-04-24
Filing date: 1975-04-24
Publication date: 1978-11-16
Also published as: DE2518128A1; CH606910A5; FR2308864B1; NL7601731A; BE839011A; FR2308864A1; JPS6066936U; GB1531517A; US4055125A; NL184050B; JPS5228184A; DE2518128B2; NL184050C

Description

nung der in der Schicht befindlichen Teilchen hineinreichende Menge an Frischluft beigemischt wird, wobei sich aus der Schicht der zurückgehaltenen Teilchen eine die Filterung der Rauchgase bewirkende fe-.ite Schicht bildet Diese unterstützt die Wirkung der ursprünglich eingebrachten Filterschicht und reicht mit zunehmender Betriebsdauer bei Erreichen einer genügenden Schichtdicke selbständig zur Filterung der Rauchgase aus. Dabei wird dadurch, daß die am Filter zurückgehaltenen Asche- und Rußteilchen im noch heißen Teil der Verbrennungsanlage verbleiben, zugleich eine wirksame Nachverbrennung der Ascheteilchen erzielt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einer Verbrennungsanlage der eingangs bezeichneten Art ferner dadurch gelöst, daß als Filterschicht ein zumindest so lange hochwarmfestes Material vorgesehen ist, bis sich eine als Filterschicht wirkende Ascheschicht gebildet hat Das Filter wird dabei zweckmäßigerweise in unmittelbarer Nachbarschaft der für die Zufuhr von Frischluft vorgesehenen Leitungsöffnungen angeordnet, so daß sich die Frischluft mit den dem Filterzuströmenden Rauchgasen vermischt.

Da bei der Verbrennungsanlage gemäß der Erfindung das Filter am Ausgang des Feuerraumes angeordnet ist, befindet sich in den Fällen, in denen eine Abwärmerückgewinnung vorgesehen ist, das Filter somit zwischen Feuerraum und dem Anlageteil zur Rückgewinnung der Abwärme, wodurch eine Ablagerung von Verbrennungsrückständen auf den Austauscherflächen des der Abwärmerückgewinnung dienenden Anlageteils wirksam verhindert und somit die Wirksamkeit der Abwärmerückgewinnung erhöht wird.

Als vorteilhaft hat sich erwiesen, daß das Filter eine den ankommenden Rauchgasen zugewandte, aus gasdurchlässigem Gewebe oder aus gasdurchlässigem Festkörper gebildete Filterschicht und einen als Halterung für die Filterschicht ausgebildeten, Kanäle oder Löcher aufweisenden Träger aus feuerbeständigem Material aufweist. Dadurch ist es auf einfache Weise möglich, das Filter durch Auswechseln der Filterschichten zu erneuern, wobei es sich in den meisten Anwendungsfällen sogar als zweckmäßig erweist, gebrauchte Filterschichten nicht etwa als ganzes herauszunehmen, sondern vielmehr diese zu zerstoßen und die dabei entstehenden Teile in den Feuerraum oder direkt in ein dem Feuerraum nachgeschaltetes Aschesilo fallen zu lassen, von wo aus sie mit den gröbtren Verbrennungsrückständen der Verbrennungsanlage entnommen werden.

Geeignet als Material für die Filterschicht sind Fasern aus keramischem Material oder aus hochwarmfesten Metallen, wie austenitischem Stahl od. dgl., wobei diese Fasern zweckmäßigerweise zu Matten verpreßt verwendet werden. Als Träger für die Filterschicht sind beispielsweise Lochplatten aus keramischem Material oder ein Gerüst aus hochwarmfestem Stahl verwendbar. Auf diesen Filterschichten werden die Asche- und Rußteilchen unter Bildung der festen, als Filterschicht wirkenden Ascheschicht abgelagert, ohne dall das Filter durch die abgelagerten Teilchen verstopft wird.

Ausführungsbeispiele der Verbrennungsanlage gemäß der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Verbrennungsanlage mit Anlage zur Abwärmerückgewinnung und mit einem Filter nach F ig. 2

Fig. 2 einen teilweisen Längsschnitt durch ein Filter

ίο

mit plattenförmig ausgebildeten und parallel zueinander angeordneten Teilen

Fig.3 eine als Drehrohrofenanlage ausgebildete Verbrennungsanlage mit einem Filter nach F i g. 2

Fig.4 eine Verbrennungsanlage mit Haupt- und Nachverbrennungskammer und mit einem Filter nach Fig. 2.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, besteht die Verbrennungsanlage mit Anlage zur Abwärmerückgewinnung aus einem über einen Füllschacht I beschickbaren Wanderrost 2, von dem aus die nicht von den Rauchgasen mitgeführten Verbrennungsrückstände in die unterhalb des Wanderrostes 2 angeordneten Aschesilos 3 fallen sowie aus einer oberhalb des Wanderrostes 2 angeordneten und der Rückgewinnung der Abwärme dienenden Kesselanlage 4, über die die heißen Rauchgase geleitet werden. Von der Kesselanlage 4 gelangen die Rauchgase dann zur Abgasleitung 5 und von dort über einen in F i g. 1 nicht dargestellten Saugzug in einen — in Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellten — Kamin. Wie aus F i g. 1 ferner hervorgeht, ist die aus einem Filter mit den Filterschichten 6 und 7 sowie aus den Trägerelementen 8 bestehende — und in F i g. 2 vergrößert dargestellte — Einrichtung zum Reinigen der Rauchgase oberhalb des Wanderrostes 2 so angeordnet, daß die bei der Verbrennung gebildeten Rauchgase über das Filter geleitet werden, bevor sie zur Kesselanlage 4 gelangen. Dadurch wird erreicht, daß eine Ablagerung von Verbrennungsrückständen an den Austauscheroberflächen der Kesselanlage 4 praktisch nicht mehr auftritt. Zur besseren Nachverbrennung der von dem Filter zurückgehaltenen Ascheteilchen sind Zuleitungen 9 für die Zufuhr von Frischluft unterhalb des Filters vorgesehen.

Wie aus F i g. 2 hervorgeht, besteht die beispielsweise bei der Verbrennungsanlage nach Fig. 1 dem Feuerraum nachgeschaltete Einrichtung zum Reinigen der Rauchgase aus einem Filter mit den Filterschichten 6, den als Halterung für die Filterschichten dienenden Trägerelementen 8 und den nach einer ausreichenden Betriebsdauer durch Ablagerung von Ascheteilchen gebildeten Filterschichten 7. Wie aus Fig. 2 ebenfalls hervorgeht, sind die mit Löchern 10 versehenen Trägerelemente 8 jeweils so miteinander verbunden, daß die Rauchgase — bei Anwendung des Filters wie in den in den F i g. 1 sowie 3 und 4 dargestellten Anwendungsfällen — nur in der in Fig.2 angezeigten Pfeilrichtung durch die jeweils paarweise einander gegenüberliegenden Filterschichten hindurchgelangen. Durch diese Anordnung der Filterschichten wird infolge der so erzielten großen Filterfläche auf engstem Raum eine hohe Filterwirkung erzielt. Die Trägerelemente 8 und die an den Trägerelementen 8 angebrachten Filterschichten 6 sind — wie in der Zeichnung nicht dargestellt — zweckmäßigerweise plattenförmig ausgebildet und parallel zueinander angeordnet. Die Filter können dadurch auf einfache Weise erneuert werden, indem neue plattenförmige Filterschichten nach Entfernen der alten Filterschichten einfach eingeschoben werden. Um dabei bei den Verbrennungsanlagen gemäß der Erfindung nach den Fig. 1 und 3 eine leichte Handhabung des Filters zu ermöglichen, wird zweckmäßigeroeise ein in der Zeichnung nicht dargestellter, seitlich des Filters angeordneter, verschließbarer ₍Zugang zum Filter vorgesehen. Für den Fall, daß neue Filterschichten eingesetzt werden sollen, werden die alten Filterschichten mittels geeigneter Werkzeuge

einfach zerstoßen und die entstehenden Teile in das Aschesilo oder — bei der in Fig. 1 dargestellten Verbrennungsanlage — auf den Wanderrost 2 fallengelassen. Die neuen Filterschichten brauchen dann lediglich von der Seite in ihre Halterung eingeschoben zu werden.

Die in Fig. 3 dargestellte Verbrennungsanlage besteht aus einem in gleicher Weise wie die Verbrennungsanlage nach Fig. 1 durch einen Füllschacht 1 beschickbaren Drehrohrofen 11, von dem aus die groben, von dem Rauchgas nicht mitgeführten Verbrennungsrückstände in das Aschesilo 3 gelangen. Die Rauchgase werden über das aus den Filterschichten 6 und 7 und den Trägerelementen 8 bestehende Filter nach F i g. 2 geleitet und gelangen über einen Rauchgaskühler 12 und einen Saugzug 13 in den Kamin 14. Wie aus der Darstellung der Drehrohrofenanlage in F i g. 3 ferner hervorgeht, ist das Filter unmittelbar hinter dem Ausgang des Drehrohrofens und somit des Feuerraums angeordnet, so daß von den Rauchgasen mitgeführte Asche- und Rußteilchen im noch heißen Teil der Verbrennungsanlage verbleiben und dadurch eine wirksame Nachverbrennung der Ascheteilchen erzielt wird. Zur besseren Verbrennung der Rauchgase sowie zur Erzielung einer optimalen Nachverbrennung der von dem Filter zurückgehaltenen Ascheteilchen wird — ebenso wie bei der Verbrennungsanlage nach F i g. 1 — über am Ausgang des Feuerraumes angeordnete Züleitungsöffnungen 9 Frischluft zugeführt.

Die in Fig. 4 dargestellte Verbrennungsanlage besteht aus einer Hauptverbrennungskammer 15, der von der Hauptverbrennungskammer 15 durch einen Rost 16 getrennten Nachverbrennungskammer 17 und dem der Nachverbrennungskammer 17 nachgeschalteten Filter nach F i g. 2, von dem aus die Rauchgase in die Abgasleitung 5 gelangen und von dort über einen in F i g. 4 nicht dargestellten Saugzug in einen — in F i g. 4 ebenfalls nicht dargestellten — Kamin. Wie aus Fig.4 hervorgeht, werden die brennbaren Abfallstoffe über eine Beschickungsbox 18 in den von der Beschickungsbox 18 durch eine Rückschlagklappe 19 getrennten Füllschacht 1 gegeben. Die durch den Rost 16 gelangten gröberen Ascherückstände, die nicht von den Rauchgasen zum Filter mitgeführt werden, fallen auf einen unterhalb des Filters angeordneten verschließbaren Boden 20 und gelangen nach der Verbrennung nach

ίο öffnen des Bodens 20 in ein Aschesilo 3. Während der Verbrennung wird Frischluft durch die doppelwandig ausgebildete Wandung 21 der Hauptverbrennungskammer 15 sowie über seitlich angeordnete Zuleitungen 22 in die Nachverbrennungskammer 17 eingeleitet.

)5 Mit einer Verbrennungsanlage, die der in Fig.4 dargestellten Verbrennungsanlage entsprach, wurde Haushaltsmüll mit einem Heizwert von etwa 2500 bis 3000 kcal/kg bei einem Durchsatz von 50 kg pro Stunde verbrannt. Als Filterschichten 6 wurden aus Fasern von etwa 0,003 mm Stärke gepreßte Filtermatten von etwa 10 bis 15 mm verwendet. Das Raumgewicht dieser Filtermatten beträgt etwa 200 kg/m³. Die Fasern bestehen etwa zu gleichen Teilen aus SiO₂ und AI₂Oj. Sie sind temperaturbeständig bis etwa 1500⁰C. Als Trägerelemente 8 wurden Lochplatten aus keramischem Material verwendet. Die Temperatur an den Filterschichten betrug während der Verbrennung 900 bis 950°C. Der Staubgehalt des die Filtereinrichtung gemäß der Erfindung verlassenden Gases war kleiner als 50 mg/m³ _N. Nach einer Betriebsdauer von etwa 400 Stunden wurde die Verbrennungsanlage abgeschaltet und die Filterschichten 6 und 7 untersucht. Dabei zeigte es sich, daß eine nahezu einheitliche Filterschicht von 12 mm Dicke entstanden war. Die ursprüngliche, aus dem keramischen Filtermaterial gebildete Filterschicht war nicht mehr erkennbar.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Reinigen von bei der Verbrennung von Abfällen, insbesondere von Müll, in Verbrennungsanlagen entstehenden heißen Rauchgasen, bei dem die in den heißen Rauchgasen als Schwebstoffe mitgeführten Asche- und Rußteilchen im Gasstrom mittels eines Filters zurückgehalten werden, v/obei sich auf dem Filter eine aus den ι ο zurückgehaltenen Teilchen gebildete, von den heißen Rauchgasen durchströmte Schicht aufbaut und bei dem den heißen Rauchgasen vor deren Eintritt in die gebildete Schicht Frischluft beigemischt wird und eine Nachverbrennung von is Teilchen der Schicht stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß den heißen Rauchgasen vor deren Eintritt in die gebildete Schicht eine zur Nachverbrennung der in der Schicht befindlichen Teilchen hinreichende Menge an Frischluft beige- 2β mischt wird, wobei sich aus der Schicht der zurückgehaltenen Teilchen eine die Filterung der Rauchgase bewirkende feste Schicht bildet

2. Verbrennungsanlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer dem für die zu verbrennenden Stoffe vorgesehenen Feuerraum nachgeschalteten Einrichtung zum Reinigen der Rauchgase, wobei im Feuerraum Leitungsöffnungen für die Zufuhr von Frischluft vorgesehen sind, und wobei die Einrichtung zum Reinigen der Rauchgase aus einem am Ausgang des Feuerraumes angeordneten Filter besteht, und wobei Einrichtungen zum Zuführen von Frischluft zu den dem Filter zuströmenden Rauchgasen vorgesehen sind und das Filter aus einem hitzebeständigen Material besteht, dadurch gekennzeichnet, daß als Filterschicht (6) ein zumindest so lange hochwarmfestes Material vorgesehen ist, bis sich eine als Filterschicht wirkende Ascheschicht (7) gebildet hat.

3. Verbrennungsanlage nach Anspruch 2, dadurch ^" gekennzeichnet, daß das Filter eine den ankommenden Rauchgasen zugewandte, aus gasdurchlässigem Gewebe oder aus gasdurchlässigem Gewebe oder aus gasdurchlässigem Festkörper gebildete Filterschicht (6) und einen als Halterung für die Filterschicht ausgebildeten, Kanäle oder Löcher aufweisenden Träger (8) aus feuerbeständigem Material aufweist.

50

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reinigen von bei der Verbrennung von Abfällen, insbesondere von Müll, in Verbrennungsanlagen entstehenden heißen Rauchgasen, bei dem die in den heißen Rauchgasen als Schwebstoffe mitgeführten Asche- und Rußteilchen im Gasstrom mittels eines Filters zurückgehalten werden, wobei sich auf dem Filter eine aus den zurückgehaltenen Teilchen gebildete, von den heißen Rauchgasen durchströmte Schicht aufbaut und bei dem f>u den heißen Rauchgasen vor deren Eintritt in die gebildete Schicht Frischluft beigemischt wird und eine Nachverbrennung von Teilchen der Schicht stattfindet. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Verbrennungsanlage zur Durchführung des Verfahrens mit einer '■"> dem für die zu verbrennenden Stoffe vorgesehenen Feuerraum nachgeschalteten Einrichtung zum Reinigen der Rauchgase, wobei im Feuerraum Leitungsöffnungen für die Zufuhr von Frischluft vorgesehen sind, und wobei die Einrichtung zum Reinigen der Rauchgase aus einem am Ausgang des Feuerraumes angeordneten Filter besteht, und wobei Einrichtungen zum Zuführen von Frischkift zu den dem Filter zuströmenden Rauchgasen vorgesehen sind und das Filter aus einem hitzebeständigen Material besteht

Verbrennungsanlage, insbesondere Anlagen zum Verbrenaen von Müll, werden eingesetzt um das Volumen brennbarer Abfallstoffe unterschiedlicher Zusammensetzung aus Haushalt Verwaltung und Industrie, aber auch Tierkadaver oder Klinikabfälle weitgehend zu verringern und dabei sterile, möglichst nicht brennbare Rückstände zu erhalten. Dabei wird zugleich angestrebt, bei der Verbrennung entstehende Rauchgase vor der Freigabe in die Atmosphäre von für die Umwelt schädlichen Stoffen zu reinigen.

Es gehört zu bekannten Stande der Technik, daß dem Feuerraum der Verbrennungsanlagen Anlagen zur Rauchgasreinigung, wie Zyklone, Elektrofilter, Sackfilter, Kerzenfilter oder Einrichtungen, bei denen die Reinigung der Gase durch Naßreinigung erfolgt nachgeschaket sind. Dabei ist jedoch von großem Nachteil, daß der apparative Aufwand für diese bekannten Reinigungsanlagen etwa ebenso groß ist wie für den Teil der Verbrennungsanlage, der für die Verbrennung der Abfallstoffe vorgesehen ist Denn diese bekannten Reinigungsanlagen müssen in der Lage sein, auch die maximal anfallende Menge an Abfallstoffen auffangen zu können. Von Nachteil ist ferner, daß bei Verwendung der bekannten, dem Feuerraum nachgeschalteten Reinigungsanlagen nicht verhindert wird, daß in den Fällen, in denen eine Rückgewinnung der Abwärme vorgesehen ist, sich an der Austauscherfläche von Wärmeaustauschern oder Heizkesseln Verbrennungsrückstände anlagern und dadurch der Wirkungsgrad der Abwärmerückgewinnung mit zunehmender Betriebsdauer verringert wird.

Aus der US-PS 26 39 780 ist eine Verbrennungsanlage bekannt, bei der die Rauchgase über ein Filter geleitet werden, das die in den Rauchgasen schwebend mitgeführten Teilchen zurückhält. Durch eine das Filter ständig überstreichende Bürste werden die Teilchen vom Filter wieder entfernt und sodann zu ihrer Nachverbrennung der Brennstelle zugeführt. Von Nachteil ist hierbei, daß eine recht aufwendige Einrichtung zur Bewegung des Filters oder der Bürste notwendig ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, nach dem die Rauchgase auf einfache Weise und ohne großen apparativen Aufwand so weit gereinigt werden, daß diese, ohne daß ein weiterer Reinigungsschritt erforderlich wäre, in die Atmosphäre entlassen werden können. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung eine Verbrennungsanlage zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen. Die dem Feuerraum nachgeschaltete Einrichtung zum Reinigen der Gase soll dabei einfach zu warten sein. Außerdem soll sie in den Fällen, in denen eine Rückgewinnung der Abwärme vorgesehen ist, in wirksamer Weise die Ablagerung der Verbrennungsrückstände an Wärmeaustauscherflächen verhindern und somit zur Erzielung einer höheren Wirtschaftlichkeit der Abwärmerückgewinnung beitragen als dies bisher möglich war.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß den heißen Rauchgasen vor deren Eintritt in die gebildete Schicht eine zur Nachverbren-